電梯控制器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　當(dāng)今世界，部分地區(qū)人口高度密集，人和土地資源短缺的矛盾日益激化。這就注定了必須合理的利用土地去解決人與土地的矛盾。而興建高層建筑是其中有效措施之一。因此能使人們快速便捷地到達(dá)目的樓層的電梯就應(yīng)運(yùn)而生了。</p><p>　　電梯作為高層建筑的重要交通工具與人們的工作日益緊密FPGA/CPLD作為新一代

2、工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計(jì)算機(jī)控制的一個(gè)重要方向，成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一。</p><p>　　EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation）的縮寫，在20世紀(jì)90年代初從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）和計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）的概念發(fā)展而來

3、的。EDA技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)者在EDA軟件平臺(tái)上，用硬件描述語言VHDL完成設(shè)計(jì)文件，然后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。EDA技術(shù)的出現(xiàn)，極大地提高了電路設(shè)計(jì)的效率和可行性，減輕了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。 隨著EDA技術(shù)的快速發(fā)展，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）逐漸成為重要的設(shè)計(jì)手段，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于模擬與數(shù)字電路系統(tǒng)等許多領(lǐng)域。它是一

4、種實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)或電子產(chǎn)品自動(dòng)化設(shè)計(jì)的技術(shù)，與電子技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，并吸收了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的大多數(shù)最新研究成果，以高性能的計(jì)算機(jī)作為工作平臺(tái)，促進(jìn)了工程發(fā)展。傳統(tǒng)單片機(jī)設(shè)計(jì)的電梯控制外圍電路復(fù)雜，性能不穩(wěn)定，而采用EDA設(shè)計(jì)，卻擁有電子系統(tǒng)小型化、低功耗、高可靠性、開發(fā)過程投資小、周期短等優(yōu)點(diǎn)，而且還可以通過軟件編程對(duì)</p><p>　　電梯控制器是控制電梯按顧客要求自動(dòng)上下的裝置。本文采用VHDL

5、語言來設(shè)計(jì)實(shí)用三層電梯控制器，其代碼具有良好的可讀性和易理解性。</p><p>　　2 電梯控制器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　（1）設(shè)計(jì)一個(gè)三層樓房自動(dòng)電梯控制器，用八個(gè) LED顯示電梯行進(jìn)過程，并有數(shù)碼管顯示電梯當(dāng)前所在樓層位置；</p><p>　?。?）每層電

6、梯入口處設(shè)有請(qǐng)求按鈕開關(guān)，請(qǐng)求按鈕按下則相應(yīng)樓層的LED 亮；</p><p><b>　　2.2 電梯功能</b></p><p>　　2.2.1 電梯運(yùn)行規(guī)則</p><p>　　當(dāng)電梯處在上升模式時(shí)，只響應(yīng)比電梯所在位置高的上樓請(qǐng)求，由下向上逐個(gè)執(zhí)行，直到最后一個(gè)上樓請(qǐng)求執(zhí)行完畢。如果高層有下樓請(qǐng)求，直接升到有下樓請(qǐng)求的最高樓層，然后進(jìn)入

7、下降模式。</p><p>　?。?）請(qǐng)求信號(hào)分析：電梯的請(qǐng)求信號(hào)可分為梯內(nèi)請(qǐng)求和梯外請(qǐng)求。</p><p>　?。?）電梯處于各樓層時(shí)的運(yùn)行情況。</p><p>　?、偬幱谝粚訒r(shí)，不管是梯內(nèi)梯外，電梯都只能接收上升的請(qǐng)求信號(hào)。此后，電梯就進(jìn)入預(yù)上升狀態(tài)，準(zhǔn)備作上升運(yùn)行。如果電梯沒有接收到請(qǐng)求信號(hào)，則電梯在一層待機(jī)，其分析圖如圖2所示。</p>&l

8、t;p>　　圖2-1 電梯處于一層時(shí)運(yùn)行情況分析</p><p>　　②處于二層時(shí)，電梯則可能出現(xiàn)以下三種情況：① 電梯沒有接收到梯內(nèi)梯外的任何請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，則電梯在二層待機(jī)；② 電梯接收到上升請(qǐng)求信號(hào)，進(jìn)入預(yù)上升狀態(tài)；③ 電梯接收到下降請(qǐng)求信號(hào)，進(jìn)入預(yù)下降狀態(tài)，其分析圖如圖3所示。</p><p>　　圖2-2 電梯處于二層時(shí)的運(yùn)行情況分析</p><p&g

9、t;　?、厶幱谌龑訒r(shí)，不管是梯內(nèi)梯外，電梯都只能接收到下降的請(qǐng)求信號(hào)。此時(shí)，電梯就進(jìn)入預(yù)下降狀態(tài)，準(zhǔn)備作下降運(yùn)行。如果電梯沒有接收到請(qǐng)求信號(hào)，則電梯在三層待機(jī)，其分析圖如圖4所示。</p><p>　　圖2-3 電梯處于三層時(shí)的運(yùn)行可能分析</p><p>　　（3）對(duì)電梯開門、關(guān)門等內(nèi)部信號(hào)處理的分析，其流程如圖6所示。</p><p>　　圖2-4 電梯內(nèi)外

10、信號(hào)處理</p><p>　　當(dāng)電梯接收到請(qǐng)求信號(hào)后，運(yùn)行到發(fā)出請(qǐng)求的樓層。運(yùn)達(dá)后，開門使能信號(hào)促使電梯開門載客，同時(shí)驅(qū)動(dòng)關(guān)門延時(shí)信號(hào)。在電梯進(jìn)行完關(guān)門倒數(shù)計(jì)后，關(guān)門使能信號(hào)將促使電梯關(guān)門狀態(tài)，然后上升或下降運(yùn)行。</p><p>　　2.2.2 電梯整體設(shè)計(jì)</p><p>　　電梯控制器采用狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)，思路比較清晰。可以將電梯等待的每秒鐘以及開門、關(guān)門都看成一

11、個(gè)獨(dú)立的狀態(tài)。由于電梯又是每秒上升或下降一層，所以就可以通過一個(gè)統(tǒng)一的1秒為周期的時(shí)鐘來觸發(fā)狀態(tài)機(jī)。根據(jù)電梯的實(shí)際工作情況，可以把狀態(tài)機(jī)設(shè)置10個(gè)狀態(tài)，分別是“電梯停留在第1層”、“開門”、“關(guān)門”、“開門等待第1秒”、“開門等待第2秒”、“開門等待第3秒”、“開門等待第4秒”、“上升”、“下降”和“停止?fàn)顟B(tài)”。各個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件可由上面的設(shè)計(jì)要求所決定。</p><p>　　電梯初始狀態(tài)為一層，處在開門狀態(tài)

12、，開門指示燈亮。</p><p>　　一層電梯入口處設(shè)有上樓請(qǐng)求開關(guān)，二層電梯入口設(shè)有上、下樓請(qǐng)求開關(guān)，三層電梯入口處設(shè)有下樓請(qǐng)求開關(guān)，電梯內(nèi)部設(shè)有乘客到達(dá)樓層的停站請(qǐng)求開關(guān)及其顯示。</p><p>　　設(shè)置電梯所處位置指示（用數(shù)碼管表示）及電梯上升或下降指示。</p><p>　　電梯到達(dá)有停站請(qǐng)求的樓層后，電梯門打開，開門指示燈亮。開門4秒后，電梯門關(guān)閉，開門

13、指示燈滅，電梯繼續(xù)運(yùn)行，直至執(zhí)行完最后一個(gè)請(qǐng)求信號(hào)后停在當(dāng)前層。</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)能記憶電梯內(nèi)外的請(qǐng)求信號(hào)，并按照電梯運(yùn)行規(guī)則工作，每個(gè)請(qǐng)求信號(hào)執(zhí)行完畢后隨即清除。</p><p>　　2.3 端口設(shè)計(jì)說明</p><p>　　（1）由功能要求得到本程序設(shè)計(jì)的端口必須包括：</p><p>　　時(shí)鐘信號(hào)(fclk)；</

14、p><p>　　一樓電梯外的上升請(qǐng)求信號(hào)(up1)；</p><p>　　二樓電梯外的上升請(qǐng)求信號(hào)（up2）；</p><p>　　二樓電梯外的下降請(qǐng)求信號(hào)(down2)；</p><p>　　三樓電梯外的下降請(qǐng)求信號(hào)(down3)；</p><p>　　電梯內(nèi)部到達(dá)樓層的請(qǐng)求信號(hào)（stop1、stop2、stop3）；&

15、lt;/p><p>　　電梯內(nèi)部關(guān)門請(qǐng)求信號(hào)（close）；</p><p>　　所有輸入信號(hào)等于1，表示有請(qǐng)求，等于0，表示無請(qǐng)求；</p><p>　　電梯外部上升指示燈（uplight）和下降請(qǐng)求指示燈（downlight），它們與up1、up2、down2、down3信號(hào)相對(duì)應(yīng)；</p><p>　　電梯內(nèi)部乘客到達(dá)樓層的停站請(qǐng)求燈（st

16、oplight），該信號(hào)與stop1、stop2和stop3信號(hào)相對(duì)應(yīng)；</p><p>　　電梯運(yùn)行模式指示(udsig),1代表下降模式，0代表上升模式；</p><p>　　電梯所在樓層指示(position)，表示電梯在對(duì)應(yīng)樓層；</p><p>　　電梯所在樓層數(shù)碼管表示(dout)，該信號(hào)與position信號(hào)相對(duì)應(yīng)；</p><p&

17、gt;　　電梯門狀態(tài)燈 (doorlight)，1表示開門,0表示關(guān)門。</p><p>　?。?）該設(shè)計(jì)中有8個(gè)LED等：電梯外部上升指示燈（uplight），一樓二樓各一個(gè)；下降請(qǐng)求指示燈（downlight）二樓三樓各一個(gè)；電梯內(nèi)部乘客到達(dá)樓層的停站請(qǐng)求燈（stoplight）分別指示一樓二樓三樓；電梯門狀態(tài)燈 (doorlight)指示電梯門的開關(guān)。</p><p><b&g

18、t;　　2.4 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　代碼由三大部分組成：庫聲明，實(shí)體，結(jié)構(gòu)體。</p><p>　　2.4.1 庫聲明部分</p><p>　　調(diào)用VHDL庫，通過library語句本程序應(yīng)用了VHDL庫中的”通用ieee庫”和”標(biāo)準(zhǔn)std庫”。</p><p>　　library ieee;</p>

19、<p>　　use ieee.std_logic_1164.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_arith.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_unsigned.all;</p><p>　　2.4.2 實(shí)體部分</p><p>　　實(shí)體部分列出了代碼所用到的所用輸

20、入輸出端口。主控制器系統(tǒng)由VHDL語言實(shí)現(xiàn)，其輸入輸出端口定義如下：</p><p>　　entity flift is</p><p>　　port(fclk,up1,up2,down2,down3,stop1,stop2,stop3,close:in std_logic;</p><p>　　uplight:buffer std_logic_vector(2 d

21、ownto 1); ---電梯外部1.2樓上請(qǐng)求</p><p>　　downlight:buffer std_logic_vector(3 downto 2); ---電梯外部2.3樓下請(qǐng)求</p><p>　　stoplight:buffer std_logic_vector(3 downto 1); ---電梯內(nèi)部請(qǐng)求</p><p>　　

22、udsig:buffer std_logic; ---電梯的狀態(tài),0代表(預(yù))上升,1代表(預(yù))下降</p><p>　　position:buffer integer range 1 to 3; ---電梯所在樓層</p><p>　　doorlight:out std_logic; ---門燈,開門燈亮,關(guān)門等滅

23、</p><p>　　dout:out std_logic_vector(3 downto 0)); ---用以實(shí)現(xiàn)樓層數(shù)字顯示</p><p>　　end flift;</p><p>　　2.4.3 結(jié)構(gòu)體部分</p><p>　　結(jié)構(gòu)體部分共使用了分頻進(jìn)程，電梯狀態(tài)進(jìn)程，讀按鍵、控制指示燈進(jìn)程和樓層顯示進(jìn)程4個(gè)進(jìn)程。<

24、/p><p>　　使用狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)電梯功能。</p><p>　　在電梯狀態(tài)進(jìn)程中，在電梯的上升狀態(tài)中，通過對(duì)信號(hào)燈的判斷，決定下一個(gè)狀態(tài)是繼續(xù)上升還是停止；在電梯下降狀態(tài)中，也是通過對(duì)信號(hào)燈的判斷，決定下一個(gè)狀態(tài)是繼續(xù)下降還是停止；在電梯停止?fàn)顟B(tài)中，通過對(duì)信號(hào)燈的判斷，決定電梯是上升、下降還是停止。</p><p>　　狀態(tài)機(jī)進(jìn)程的運(yùn)行基于電梯時(shí)鐘fliclk，此時(shí)鐘

25、周期是外部時(shí)鐘周期的十六倍；按鍵設(shè)定進(jìn)程基于按鍵時(shí)鐘buttonclk，此時(shí)鐘的周期為外部時(shí)鐘周期的兩倍。按鍵時(shí)鐘周期比電梯時(shí)鐘周期短，這就意味著按鍵設(shè)定進(jìn)程比狀態(tài)機(jī)進(jìn)程快，這就保證了每一次按鍵都能掃描并保留而不會(huì)被狀態(tài)機(jī)進(jìn)程中的清零程序消除。</p><p>　　按鍵后產(chǎn)生的點(diǎn)亮的信號(hào)燈(邏輯值為‘1’)用于作為狀態(tài)機(jī)進(jìn)程中的判斷條件，而clearup和cleardn信號(hào)為邏輯‘l’使得相應(yīng)的信號(hào)燈熄滅。<

26、;/p><p>　　分頻進(jìn)程：該進(jìn)程的目的是產(chǎn)生不同頻率的兩個(gè)時(shí)鐘，電梯控制時(shí)鐘fliclk和按鍵控制時(shí)鐘buttonclk。</p><p>　　process(fclk) ---產(chǎn)生電梯控制時(shí)鐘fliclk和按鍵控制時(shí)鐘buttclk</p><p><b>　　begin </b></p><p>　　if (f

27、clk'event and fclk='1') then q<=q+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　buttonclk<=q(0);</p><p>　　fliclk<=q(3);</p><p>　　end process;<

28、/p><p>　　狀態(tài)機(jī)進(jìn)程：該部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心，根據(jù)電梯的工作模式，將電梯的工作分為10個(gè)狀態(tài)，分別為停一層stopno1、開門狀態(tài)dooropen、關(guān)門狀態(tài)doorclose、開門等待1秒wait1、開門等待2秒wait2、開門等待3秒wait3、開門等待4秒wait4、上升up、下降down和停止stop。在每個(gè)狀態(tài)下，判斷輸入信號(hào)的請(qǐng)求，轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)且產(chǎn)生對(duì)應(yīng)得輸出信號(hào)。</p><p

29、><b>　　結(jié)構(gòu)體部分分析</b></p><p><b>　　(1)停一層狀態(tài)</b></p><p>　　當(dāng)處于停一層狀態(tài)時(shí)，電梯開門同時(shí)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)wait1。</p><p>　　when stoponl=>doorlight<='1'; position<=1; pos:

30、=1;state<=wait1;</p><p>　　開門等待1秒：該狀態(tài)時(shí)重新計(jì)入上升下降請(qǐng)求。如果此時(shí)有關(guān)門請(qǐng)求，則轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)doorclose；如果沒有請(qǐng)求，則下一狀態(tài)為wait2。</p><p>　　when wait1=>clearup<='0'; cleardn<='0'; </p><p>　

31、　if(close='1') then state<=doorclose;</p><p>　　else state<=wait2;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　開門等待2秒：如果此時(shí)有關(guān)門請(qǐng)求，則轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)doorclose；如果沒有請(qǐng)求，則下一狀態(tài)為wait3。<

32、;/p><p>　　開門等待3秒：如果此時(shí)有關(guān)門請(qǐng)求，則轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)doorclose；如果沒有請(qǐng)求，則下一狀態(tài)為wait4。</p><p>　　開門等待4秒：該狀態(tài)的下一狀態(tài)為doorclose。</p><p><b>　?。?）上升模式</b></p><p>　　當(dāng)處于上升模式，同時(shí)電梯位于三層，如果此時(shí)電梯的內(nèi)部

33、與外部都沒有請(qǐng)求，電梯轉(zhuǎn)為下降模式，并進(jìn)入下一狀態(tài)doorclose；如果此時(shí)電梯內(nèi)部有在三層下的請(qǐng)求或三層外部有下樓請(qǐng)求，電梯進(jìn)入下一狀態(tài)dooropen；否則電梯轉(zhuǎn)為下降模式，并進(jìn)入下一狀態(tài)down。</p><p>　　if (position=3) then </p><p>　　if (stoplight="000&qu

34、ot; and uplight="00" and downlight="00" ) </p><p>　　then udsig<='1'; state<=doorclose;</p><p>　　elsif(stoplight(3)='1' or downlight(3)='1') <

35、/p><p>　　then state<=dooropen;</p><p>　　else udsig<='1'; state<=down;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　當(dāng)處于上升模式，同時(shí)電梯位于二層，如果此時(shí)電梯的內(nèi)部與外部都沒有請(qǐng)求，電梯仍為

36、上升模式，并進(jìn)入下一狀態(tài)doorclose；如果此時(shí)電梯內(nèi)部有在二層下的請(qǐng)求或二層外部有下樓請(qǐng)求或上樓請(qǐng)求，電梯進(jìn)入下一狀態(tài)dooropen；如果此時(shí)電梯內(nèi)部有在三層下的請(qǐng)求或三層外部有下樓請(qǐng)求，電梯仍為上升模式，并進(jìn)入下一狀態(tài)up；否則電梯轉(zhuǎn)為下降模式，并進(jìn)入下一狀態(tài)down。</p><p>　　elsif (position=2) then </p>

37、<p>　　if(stoplight="000" and uplight="00" and downlight="00") </p><p>　　then udsig<='0'; state<=doorclose;</p><p>　　elsif (stoplight(3)='1&

38、#39; or downlight(3)='1') </p><p>　　then udsig<='0'; state<=up;</p><p>　　else udsig<='1'; state<=down;</p><p><b>　　end if;</b></p&

39、gt;<p>　　當(dāng)處于上升模式，同時(shí)電梯位于一層，如果此時(shí)電梯的內(nèi)部與外部都沒有請(qǐng)求，電梯仍為上升模式，并進(jìn)入下一狀態(tài)doorclose；如果此時(shí)電梯內(nèi)部有在一層下的請(qǐng)求或一層外部有上樓請(qǐng)求，電梯進(jìn)入下一狀態(tài)dooropen；否則電梯仍為上升模式，并進(jìn)入下一狀態(tài)up。</p><p><b>　　（3）下降模式</b></p><p>　　當(dāng)處于下降模

40、式，同時(shí)電梯位于一層，如果此時(shí)電梯的內(nèi)部與外部都沒有請(qǐng)求，電梯轉(zhuǎn)為上升模式，并進(jìn)入下一狀態(tài)doorclose；如果此時(shí)電梯內(nèi)部有在一層下的請(qǐng)求或一層外部有上樓請(qǐng)求，電梯進(jìn)入下一狀態(tài)dooropen；否則電梯轉(zhuǎn)為上升模式，并進(jìn)入下一狀態(tài)up。</p><p>　　當(dāng)處于下降模式，同時(shí)電梯位于二層，如果此時(shí)電梯的內(nèi)部與外部都沒有請(qǐng)求，電梯仍為下降模式，并進(jìn)入下一狀態(tài)doorclose；如果此時(shí)電梯內(nèi)部有在二層下的請(qǐng)求

41、或二層外部有下樓請(qǐng)求或上樓請(qǐng)求，電梯進(jìn)入下一狀態(tài)dooropen；如果此時(shí)電梯內(nèi)部有在一層下的請(qǐng)求或一層外部有上樓請(qǐng)求，電梯仍為下降模式，并進(jìn)入下一狀態(tài)down；否則電梯轉(zhuǎn)為上升模式，并進(jìn)入下一狀態(tài)up。</p><p>　　當(dāng)處于下降模式，同時(shí)電梯位于三層，如果此時(shí)電梯的內(nèi)部與外部都沒有請(qǐng)求，電梯仍為下降模式，并進(jìn)入下一狀態(tài)doorclose；如果此時(shí)電梯內(nèi)部有在三層下的請(qǐng)求或三層外部有下樓請(qǐng)求，電梯進(jìn)入下一狀

42、態(tài)dooropen；否則電梯仍為下降模式，并進(jìn)入下一狀態(tài)down。</p><p>　?。?）電梯上升下降處理</p><p>　　上升：電梯所在樓層數(shù)加一。如果此時(shí)電梯在二層同時(shí)二層外部有上升或下降的請(qǐng)求或電梯內(nèi)部有在二層下的請(qǐng)求，則進(jìn)入下一狀態(tài)stop。如果此時(shí)電梯在二層同時(shí)三層外部有下降的請(qǐng)求或電梯內(nèi)部有在三層下的請(qǐng)求，則進(jìn)入下一狀態(tài)up；否則進(jìn)入下一狀態(tài)stop。</p>

43、;<p>　　when up=>position<=position+1; pos:=pos+1; </p><p>　　if (pos=2 and (uplight(2)='1' or downlight(2)='1'or stoplight(2)='1' ))</p><p>　　then st

44、ate<=stop;</p><p>　　elsif(pos=2 and (stoplight(3)='1' or downlight(3)='1')) </p><p>　　then state<=up;</p><p>　　else state<=stop;</p><p><b&g

45、t;　　end if;</b></p><p>　　下降：電梯所在樓層數(shù)減一。如果此時(shí)電梯在二層同時(shí)二層外部有上升或下降的請(qǐng)求或電梯內(nèi)部有在二層下的請(qǐng)求，則進(jìn)入下一狀態(tài)stop。如果此時(shí)電梯在二層同時(shí)一層外部有上升的請(qǐng)求或電梯內(nèi)部有在一層下的請(qǐng)求，則進(jìn)入下一狀態(tài)down；否則進(jìn)入下一狀態(tài)stop。</p><p>　　停止：該狀態(tài)的下一狀態(tài)為dooropen。</p>

46、;<p>　　開門狀態(tài)：電梯開門同時(shí)清除上升下降的請(qǐng)求，并轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)wait1，其它的狀態(tài)都轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)stop。</p><p>　　如果清除上升的信號(hào)有效，則電梯內(nèi)部相應(yīng)樓層停止信號(hào)清除，同時(shí)電梯外部相應(yīng)樓層上升信號(hào)清除；否則當(dāng)有上升請(qǐng)求時(shí)相應(yīng)的電梯外部上升指示燈亮。</p><p>　　if(clearup='1') </p><p

47、>　　then stoplight(position)<='0'; uplight(position)<='0';</p><p><b>　　else</b></p><p>　　if(up1='1')then uplight(1)<='1';</p><p&

48、gt;　　elsif(up2='1')then uplight(2)<='1';</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　如果清除下降的信號(hào)有效，則電梯內(nèi)部相應(yīng)樓層停止信號(hào)清除，同時(shí)電梯外部相應(yīng)樓層下降

49、信號(hào)清除；否則當(dāng)有下降請(qǐng)求時(shí)相應(yīng)的電梯外部下降指示燈亮。</p><p>　　如果停止信號(hào)有效，則相應(yīng)的電梯內(nèi)部停站請(qǐng)求燈亮。</p><p>　　if (stop1='1') then stoplight(1)<='1';</p><p>　　elsif (stop2='1') then stoplight(2

50、)<='1';</p><p>　　elsif (stop3='1') then stoplight(3)<='1'; </p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　3 系統(tǒng)仿真</b></p&g

51、t;<p><b>　　分幾種情況分析：</b></p><p>　?。?）在三樓乘坐電梯到一樓</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)仿真圖(1)</p><p>　　初始時(shí)電梯停在一層position=1，上升模式udsig=0并保持開門狀態(tài)，doorlight=1。外部沒有請(qǐng)求時(shí)，電梯等待四秒后關(guān)門，doorlight變?yōu)?。

52、三層有下樓請(qǐng)求并要求停在一層則先down3置1，downlight(3)=1。由于三層是下樓請(qǐng)求，而電梯此時(shí)是上升模式udsig=0，則電梯到二層時(shí)不停position=2，直接運(yùn)行到三層position=3，開門doorlight變?yōu)?，down3清零，downlight(3)=0。進(jìn)入電梯后把stop1置1，stoplight(1)=1，等待4秒后自動(dòng)關(guān)門doorlight變?yōu)?，轉(zhuǎn)為下降模式udsig=1，下降到二樓positio

53、n=2，繼續(xù)下降到一樓position=1，stoplight(1)=0,開門doorlight=1，等待4秒后自動(dòng)關(guān)門doorlight變?yōu)?。 如圖3-1所示</p><p>　?。?）在二樓乘坐電梯到三樓</p><p>　　圖3-2 系統(tǒng)仿真圖(2)</p><p>　　初始時(shí)電梯停在一層position=1，上升模式udsig=0并保持開門狀態(tài)，door

54、light=1。外部沒有請(qǐng)求時(shí)，電梯等待四秒后關(guān)門，doorlight變?yōu)?。二層有上樓請(qǐng)求并要求停在三樓則先把up2置1，uplight(2)=1。由于二層是上樓請(qǐng)求，而電梯此時(shí)是上升模式udsig=0，則電梯到二層時(shí)停position=2，開門doorlight變?yōu)?，up2清零，uplight(2)=0，進(jìn)入電梯后把stop3置1，stoplight(3)=1，等待4秒后自動(dòng)關(guān)門doorlight變?yōu)?，繼續(xù)上升到3樓positi

55、on=3，stoplight(1)=0，開門doorlight=1，等待4秒后自動(dòng)關(guān)門doorlight變?yōu)?。 如圖3-2所示</p><p>　?。?）在三樓乘坐電梯到二樓</p><p>　　圖3-3 系統(tǒng)仿真圖（3）</p><p>　　初始時(shí)電梯停在一層position=1，上升模式udsig=0并保持開門狀態(tài)，doorlight=1。外部沒有請(qǐng)求時(shí)，電

56、梯等待四秒后關(guān)門，doorlight變?yōu)?。三層有下樓請(qǐng)求并要求停在二層則先down3置1，downlight(3)=1。由于三層是下樓請(qǐng)求，而電梯此時(shí)是上升模式udsig=0，則電梯到二層時(shí)不停position=2，直接運(yùn)行到三層position=3，開門doorlight變?yōu)?，down3清零，downlight(3)=0，進(jìn)入電梯后stop2置1，stoplight(2)=1，等待4秒后自動(dòng)關(guān)門doorlight變?yōu)?，轉(zhuǎn)為下降模

57、式udsig=1，下降到二樓position=2，stoplight(2)=0，開門doorlight=1，等待4秒后自動(dòng)關(guān)門doorlight變?yōu)?。 如圖3-3所示</p><p>　　（4）在一樓乘坐電梯到二樓</p><p>　　圖3-4 系統(tǒng)仿真圖（4）</p><p>　　初始時(shí)電梯停在一層position=1，上升模式udsig=0并保持開門狀態(tài)，do

58、orlight=1。外部沒有請(qǐng)求時(shí)，電梯等待四秒后關(guān)門，doorlight變?yōu)?。一層有上樓請(qǐng)求并要求停在三樓則先up1置1，uplight(1)=1。由于一層是上樓請(qǐng)求，而電梯此時(shí)是上升模式udsig=0，則電梯開門doorlight變?yōu)?，up1清零，uplight(1)=0。進(jìn)入電梯后把stop2置1，stoplight(2)=1，等待4秒后自動(dòng)關(guān)門doorlight變?yōu)?，上升到2樓position=2，開門doorlight=

59、1，stoplight(2)=0，等待4秒后自動(dòng)關(guān)門doorlight變?yōu)?。 如圖3-4所示</p><p>　?。?）在二樓乘坐電梯到一樓</p><p>　　圖4-5 系統(tǒng)仿真圖（5）</p><p>　　初始時(shí)電梯停在一層position=1，上升模式udsig=0并保持開門狀態(tài)，doorlight=1。外部沒有請(qǐng)求時(shí)，電梯等待四秒后關(guān)門，doorligh

60、t變?yōu)?。二層有下樓請(qǐng)求并要求停在一層則先down2置1，downlight(2)=1。由于二層是下樓請(qǐng)求，而電梯此時(shí)是上升模式udsig=0，則電梯到二層時(shí)停position=2，開門doorlight變?yōu)?， down2清零，downlight(2)=0,進(jìn)入電梯后stop1置1，stoplight(1)=1,等待4秒后自動(dòng)關(guān)門doorlight變?yōu)?，轉(zhuǎn)為下降模式udsig=1，下降到一樓position=2，stoplight(

61、1)=0，開門doorlight=1，等待4秒后自動(dòng)關(guān)門doorlight變?yōu)?。 如圖3-5所示</p><p><b>　　4小結(jié)</b></p><p>　　我這篇課設(shè)基于VHDL語言設(shè)計(jì)的三層電梯控制器，并進(jìn)行了仿真。在參考了許多相關(guān)資料后，充分理解了三層電梯的設(shè)計(jì)要求，基本上完成了任務(wù)要求：</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)一個(gè)三層樓房

62、自動(dòng)電梯控制器，用八個(gè) LED顯示電梯行進(jìn)過程，并有數(shù)碼管顯示電梯當(dāng)前所在樓層位置；</p><p>　?。?）每層電梯入口處設(shè)有請(qǐng)求按鈕開關(guān)，請(qǐng)求按鈕按下則相應(yīng)樓層的LED 亮；</p><p>　　但本代碼中可能仍存在一些不能解決的實(shí)際問題，許多工程實(shí)際問題不能完全用理論知識(shí)去解決，需要不斷吸取實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，尋找解決問題方法。</p><p>　　用VHDL硬件描述

63、語言的形式來進(jìn)行三層電梯控制器的設(shè)計(jì)方便靈活，利用EDA軟件進(jìn)行編譯優(yōu)化仿真極大的減少了電路設(shè)計(jì)時(shí)間和可能發(fā)生的錯(cuò)誤，降低了開發(fā)成本，相信這種設(shè)計(jì)方法將在未來的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中發(fā)揮越來越重要的作用。</p><p>　　這一周的設(shè)計(jì)過程中，除找資料外，大多時(shí)間都是在電腦上進(jìn)行的，通過反復(fù)的編譯，仿真，不斷試驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)所得結(jié)果。在設(shè)計(jì)上，運(yùn)用了EDA自上而下的設(shè)計(jì)思想，逐步完善所設(shè)計(jì)功能，同時(shí)，用到VHDL語言中的狀態(tài)

64、機(jī)，多進(jìn)程，CASE、IF….ELSE 等語句，才達(dá)到以上結(jié)果。設(shè)計(jì)過程中也遇到了許多問題，如波形仿真上信號(hào)的設(shè)置等。</p><p>　　這個(gè)課程設(shè)計(jì)還有很多不足之處：</p><p>　　1、電梯各個(gè)進(jìn)程依賴于2個(gè)不同的時(shí)鐘，這樣做雖然比較精確但是顯得有些多余。</p><p>　　2、電梯控制程序只實(shí)現(xiàn)了三層樓電梯的控制，這種電梯在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用很少，而且此程

65、序不方便向更多層電梯控制器程序擴(kuò)展。</p><p>　　通過此次的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多知識(shí)，包括QuartusII和ModelSim的使用和仿真，已經(jīng)如何真正的運(yùn)用學(xué)過的EDA知識(shí)，完成具有意義性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。培養(yǎng)了自學(xué)能力和動(dòng)手能力。并且由原先的被動(dòng)的接受知識(shí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)的尋求知識(shí)，這可以說是學(xué)習(xí)方法上的一個(gè)很大的突破。通過課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了如何將學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己的東西，學(xué)會(huì)了怎么更好的處理知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合

66、的問題。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 潘松 黃繼業(yè) EDA技術(shù)實(shí)用教程 科學(xué)出版社 2005</p><p>　　[2] 朱正偉 EDA技術(shù)及應(yīng)用 清華大學(xué)出版社 2005.10</p><p>　　[3] 王振紅VHDL數(shù)字電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)踐教程 機(jī)械工業(yè)出版社 2003.

67、6</p><p>　　[4] 梁勇 王留奎 EDA技術(shù)教程 人民郵電出版社 2010</p><p>　　[5] 柳春鋒 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA) 北京理工大學(xué)出版社 2005．</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　代碼：</b></p><p

68、>　　library ieee;</p><p>　　use ieee.std_logic_1164.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_arith.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_unsigned.all;</p><p>　　entity flift is</

69、p><p>　　port(fclk,up1,up2,down2,down3,stop1,stop2,stop3,close:in std_logic;</p><p>　　uplight:buffer std_logic_vector(2 downto 1); ---電梯外部1.2樓上請(qǐng)求</p><p>　　downlight:buffer std_logic_v

70、ector(3 downto 2); ---電梯外部2.3樓下請(qǐng)求</p><p>　　stoplight:buffer std_logic_vector(3 downto 1); ---電梯內(nèi)部請(qǐng)求</p><p>　　udsig:buffer std_logic; ---電梯的狀態(tài),0代表(預(yù))上升,1代表(預(yù))下降</p><p>　　p

71、osition:buffer integer range 1 to 3; ---電梯所在樓層</p><p>　　doorlight:out std_logic; ---門燈,開門燈亮,關(guān)門燈滅</p><p>　　dout:out std_logic_vector(3 downto 0)); ---用以實(shí)現(xiàn)樓層

72、數(shù)字顯示</p><p>　　end flift;</p><p>　　architecture behav of flift is</p><p>　　type state_type is(stoponl,dooropen,doorclose,wait1,wait2,wait3,wait4,up,down,</p><p>　　stop);

73、 ---十個(gè)狀態(tài),初始,開門,關(guān)門,延時(shí)1~4,上升,下降,停</p><p>　　signal state:state_type:=stoponl;</p><p>　　signal clearup,cleardn,buttonclk,fliclk:std_logic;</p><p>　　---上升清零,下降清零,按鍵時(shí)鐘,電梯時(shí)

74、鐘</p><p>　　signal q:std_logic_vector(3 downto 0);</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　process(fclk) ---分頻進(jìn)程，產(chǎn)生電梯控制時(shí)鐘fliclk和按鍵控制時(shí)鐘buttonclk</p><p><b>　　begi

75、n </b></p><p>　　if (fclk'event and fclk='1') then q<=q+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　buttonclk<=q(0);

76、 ---二分頻</p><p>　　fliclk<=q(3); ---十六分頻</p><p>　　end process;</p><p>　　cont:process(fliclk) ---狀態(tài)機(jī)進(jìn)程&l

77、t;/p><p>　　variable pos:integer range 3 downto 1;</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if (fliclk'event and fliclk='1') then</p><p>　　case state is</p

78、><p>　　when stoponl=>doorlight<='1'; position<=1; pos:=1;state<=wait1;</p><p>　　when wait1=>clearup<='0'; cleardn<='0'; ---開門等待1秒</p><p&

79、gt;　　if(close='1') then state<=doorclose;</p><p>　　else state<=wait2;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when wait2=> ---開門等待2秒&

80、lt;/p><p>　　if(close='1') then state<=doorclose;</p><p>　　else state<=wait3;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when wait3=>

81、 ---開門等待3秒</p><p>　　if(close='1') then state<=doorclose;</p><p>　　else state<=wait4;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when wait4=>sta

82、te<=doorclose; ---開門等待4秒</p><p>　　when doorclose=>doorlight<='0'; ---關(guān)門狀態(tài)</p><p>　　if (udsig='0') then ---上升情況</p&g

83、t;<p>　　if (position=3) then ---電梯在3層</p><p>　　if (stoplight="000" and uplight="00" and downlight="00" ) </p><p>　　then udsig<='1&

84、#39;; state<=doorclose;</p><p>　　elsif(stoplight(3)='1' or downlight(3)='1') </p><p>　　then state<=dooropen;</p><p>　　else udsig<='1'; state<=dow

85、n;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　elsif (position=2) then ---電梯在2層</p><p>　　if(stoplight="000" and uplight="00" and downlight=&qu

86、ot;00") </p><p>　　then udsig<='0'; state<=doorclose;</p><p>　　elsif(stoplight(2)='1' or downlight(2)='1' or uplight(2)='1') </p><p>　　then

87、 state<=dooropen; </p><p>　　elsif (stoplight(3)='1' or downlight(3)='1') </p><p>　　then udsig<='0'; state<=up;</p><p&

88、gt;　　else udsig<='1'; state<=down;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　elsif (position=1) then ---電梯在1層</p><p>　　if(stoplight="000"

89、; and uplight="00" and downlight="00")</p><p>　　then udsig<='0'; state<=doorclose;</p><p>　　elsif(stoplight(1)='1' or uplight(1)='1') </p>

90、<p>　　then state<=dooropen; </p><p>　　else udsig<='0'; state<=up;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　

91、end if;</b></p><p>　　elsif (udsig='1') then ---下降情況</p><p>　　if (position=1) then ---電梯在1層</p><p>　　if (stoplight="000&

92、quot;and uplight="00" and downlight="00") </p><p>　　then udsig<='0'; state<=doorclose;</p><p>　　elsif(stoplight(1)='1' or uplight(1)='1') </p

93、><p>　　then state<=dooropen; </p><p>　　else udsig<='0'; state<=up;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　elsif

94、(position=2) then ---電梯在2層</p><p>　　if(stoplight="000" and uplight="00" and downlight="00") </p><p>　　then udsig<='1'; state <=doorc

95、lose;</p><p>　　elsif(stoplight(2)='1' or downlight(2)='1' or uplight(2)='1') </p><p>　　then state<=dooropen; </p><p>　　elsif(stoplight(1)=&#

96、39;1' or uplight(1)='1') </p><p>　　then udsig<='1'; state<=down;</p><p>　　else udsig<='0'; state<=up;</p><p><b>　　end if;</b><

97、/p><p>　　elsif(position=3) then ---電梯在3層</p><p>　　if(stoplight ="000" and uplight="00" and downlight="00")</p><p>　　then udsig<='

98、1'; state<=doorclose;</p><p>　　elsif(stoplight(3)='1' or downlight(3)='1') </p><p>　　then state<=dooropen; </p><p>　　else udsig<='1'; state<

99、;=down;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when up=>position<=position+1; pos:=p

100、os+1; ---電梯上一層</p><p>　　if (pos=2 and (uplight(2)='1' or downlight(2)='1'or stoplight(2)='1' ))</p><p>　　then state<=stop;</p><p>　　elsif(pos=2 and (sto

101、plight(3)='1' or downlight(3)='1')) </p><p>　　then state<=up;</p><p>　　else state<=stop;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when down=&g

102、t;position<=position-1; pos:=pos-1; ---電梯下一層</p><p>　　if (pos=2 and (uplight(2)='1' or downlight(2)='1'or stoplight(2)='1' ))</p><p>　　then state<=stop; </p>

103、;<p>　　elsif(pos=2 and (stoplight(1)='1' or uplight(1)='1') )</p><p>　　then state<=down;</p><p>　　else state<=stop;</p><p><b>　　end if;</b>&

104、lt;/p><p>　　when stop=>state<=dooropen; ---電梯停止</p><p>　　when dooropen=>doorlight<='1';clearup<='1';cleardn<='1';state<=wait1; </p&

105、gt;<p>　　when others=>state<=stoponl;</p><p><b>　　end case;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process cont;</p><p>　　butt: p

106、rocess( buttonclk) ---讀按鍵、控制指示燈進(jìn)程</p><p>　　begin </p><p>　　if(buttonclk'event and buttonclk='1')then </p><p>　　if(clearup='1') </p&g

107、t;<p>　　then stoplight(position)<='0'; uplight(position)<='0';</p><p><b>　　else</b></p><p>　　if(up1='1')then uplight(1)<='1';</p>

108、;<p>　　elsif(up2='1')then uplight(2)<='1';</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　if(cleardn='1')</p&g

109、t;<p>　　then stoplight(position)<='0'; downlight(position)<='0';</p><p><b>　　else </b></p><p>　　if(down2='1')then downlight(2)<='1';&l

110、t;/p><p>　　elsif(down3='1') then downlight(3)<='1';</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　if (stop1='1

111、9;) then stoplight(1)<='1';</p><p>　　elsif (stop2='1') then stoplight(2)<='1';</p><p>　　elsif (stop3='1') then stoplight(3)<='1'; &l

112、t;/p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process butt;</p><p>　　process(position)</p><p><b>　　begin</b&

113、gt;</p><p>　　if(position=1) then dout<="0001";</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　if(position=2) then dout<="0010";</p><p><b>